Stoffliche Verwertung von Abfällen- - Saubermacher · Kurzfassung Stoffliche Verwertung von Abfällen - Einsatz der Nahinfrarot-Sortiertechnik im Bereich von Gewerbeabfällen Der

http://iae.unileoben.ac.at/ A-8700 Leoben

INSTITUT FÜR NACHHALTIGE ABFALLWIRTSCHAFT UND ENTSORGUNGSTECHNIK Montanuniversität Leoben Franz-Josef-Straße 18 Das institutseigene Labor für Umwelt- und Prozessanalytik ist akkreditiert nach der Norm ISO 17025

Masterarbeit

Stoffliche Verwertung von Abfällen- Einsatz der Nahinfrarot-Sortiertechnik im Bereich

von Gewerbeabfällen

erstellt am

Institut für nachhaltige Abfallwirtschaft und Entsorgungstechnik

für

Saubermacher Dienstleistungs AG

Vorgelegt von: Betreuer: Stephanie Fleischhacker O.Univ.Prof.Dr.-Ing. Karl E. Lorber m0435080 Dipl.-Ing. Gernot Kreindl

Dipl.-Ing. Alex Curtis

Leoben, 23.02.2011

EIDESSTATTLICHE ERKLÄRUNG

Ich erkläre an Eides statt, dass ich diese

Arbeit selbständig verfasst, andere als die

angegebenen Quellen und Hilfsmittel nicht

benutzt und mich auch sonst keiner

unerlaubten Hilfsmittel bedient habe.

AFFIDAVIT

I declare in lieu of oath, that I wrote this thesis

and performed the associated research

myself, using only literature cited in this

volume.

Kurzfassung

Stoffliche Verwertung von Abfällen - Einsatz der Nahinfrarot-Sortiertechnik im Bereich von Gewerbeabfällen

Der Einsatz der Nahinfrarottechnik (NIR) für die Sortierung von Abfällen zählt in bestimmten

Einsatzfeldern zum Stand der Technik. Diese Masterarbeit befasst sich mit der noch kaum

eingesetzten NIR-Technik im Bereich der Sortierung von Gewerbeabfall, wobei die

aussortierten Wertstoffe einer stofflichen Verwertung zugeführt werden sollen. Dazu wird

zuerst die rechtliche Situation der stofflichen Verwertung in Österreich geklärt. Danach wird

die Technologie mit ihren Vor- und Nachteilen, dem Stand der Technik und ihren

Einsatzgebieten beschrieben. Die Eignung des Verfahrens zur Sortierung von Gewerbeabfall

wird im Zuge von Großversuchen in einer bereits bestehenden NIR-Anlage zur Sortierung

von Kunststoffhohlkörpern untersucht. Die dabei abgetrennten Wertstoffströme werden auf

Reinheit, Qualität und Quantität untersucht und Rückschlüsse auf ihre Marktfähigkeit

gezogen. Die Ergebnisse werden für die spätere Planung einer Versuchs-Sortieranlage zur

Abtrennung von Papier, Pappe und Karton (PPK) und Kunststoffen herangezogen. Der

Einsatz der aussortierten PPK-Fraktion als Mischpapier in einer stofflichen Verwertung wird

wirtschaftlich untersucht und die Nachrüstung einer Splittinganlage mit einem NIR-Aggregat

monetär bewertet. Abschließend erfolgt eine Diskussion der Ergebnisse der Arbeit.

Abstract

Waste recycling- Use of near infrared sorting technology in the field of commercial waste

The sorting of waste by using the technology of near infrared (NIR) already appears in some

areas. This paper deals with the hardly use of NIR-technology in the sorting of commercial

waste, while the sorted recyclable fraction will be used in recycling plants. So first the legal

situation of recycling in Austria is clarified. Then the technology with their advantages and

disadvantages, the best available technology and their application are specified. The ability

of NIR-technology for sorting commercial waste is analyzed in large scale-tests at an existing

NIR-plant for the sorting of plastic hollow bodies. The separated value streams are tested for

purity, quality and quantity and on their marketability. With these results a pilot NIR-sorting

plant for separating paper, paperboard and cardboard and plastic is planned. The use as

mixed paper in a recycling economy is analysed and the extension of the pilot plant with a

NIR-System is calculated. Finally the results of the paper are discussed.

Inhaltsverzeichnis

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1

Inhaltsverzeichnis

Seite

1 EINLEITUNG ........................................................................................................ 4

1.1 Problemstellung .............................................................................................. 5

1.2 Zielsetzung ..................................................................................................... 5

2 EINFÜHRUNG IN DIE NAHINFRAROT-SORTIERTECHNOLOGIE .................... 7

2.1 Nahinfrarotspektroskopie ................................................................................ 7

2.2 Nahinfrarot-Sortiertechnik ............................................................................... 8

2.3 Vorteile der NIR-Technik ............................................................................... 11

2.4 Nachteile der NIR-Technik ............................................................................ 12

2.5 Stand der Technik ......................................................................................... 12

2.5.1 Entwicklungen der sensorgestützten Sortierung .............................................. 12

2.5.2 Aufbau eines sensorgestützten Sortierers ........................................................ 13

2.5.3 Sensortypen und -systeme .............................................................................. 15

2.5.4 Sortiermaschine „REDWAVE“ .......................................................................... 16

2.6 Einsatzgebiete .............................................................................................. 22

2.7 Neue Entwicklungen ..................................................................................... 23

3 SORTIERVERSUCHE ........................................................................................ 24

3.1 Ablauf der Sortierversuche ........................................................................... 24

3.2 Sortierversuch Hochkalorik ........................................................................... 25

3.2.1 Versuchsablauf Hochkalorik ............................................................................. 25

3.2.2 Dokumentation des Versuchs Hochkalorik ....................................................... 29

3.3 Sortierversuch Mittelkalorik ........................................................................... 34

3.3.1 Versuchsablauf Mittelkalorik ............................................................................ 34

3.3.2 Dokumentation des Versuchs Mittelkalorik ....................................................... 35

4 ERGEBNISSE DER SORTIERANALYSE .......................................................... 40

4.1 Sortierergebnis Hochkalorik .......................................................................... 40

4.1.1 Auswurf 1 (PVC) .............................................................................................. 40

4.1.2 Auswurf 2 (biogen) ........................................................................................... 42

4.1.3 Auswurf 3 (PE) ................................................................................................. 43

4.1.4 Durchlauf 3 (fossil) ........................................................................................... 44

4.1.5 Feinfraktion (230 mm) ........................................................................................ 46

Inhaltsverzeichnis

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2

4.2 Interpretation des Sortierergebnisses Hochkalorik........................................ 47

4.2.1 Auswurf PVC ................................................................................................... 47

4.2.2 Auswurf PE ...................................................................................................... 48

4.2.2.1 Manuelle Sortierung mit Kunststoffbestimmung ........................................ 48

4.2.2.2 Ergebnis der Kunststoffbestimmung 3D hell Hochkalorik .......................... 49

4.2.2.3 Ergebnis der Kunststoffbestimmung 2D hell Hochkalorik .......................... 50

4.2.3 Auswurf biogen ................................................................................................ 51

4.3 Sortierergebnis Mittelkalorik .......................................................................... 52

4.3.1 Auswurf 1 (PVC) .............................................................................................. 52

4.3.2 Auswurf 2 (biogen) ........................................................................................... 53

4.3.3 Auswurf 3 (PE) ................................................................................................. 54

4.3.4 Durchlauf 3 (fossil) ........................................................................................... 56

4.3.5 Feinfraktion (230 mm) ........................................................................................ 57

4.4 Interpretation des Sortierergebnisses Mittelkalorik ....................................... 58

5 MARKTSTUDIE .................................................................................................. 60

5.1 Entwicklung des Sekundärrohstoffmarktes ................................................... 60

5.2 Altstoffmarkt .................................................................................................. 62

5.2.1 Altpapiermarkt .................................................................................................. 62

5.2.1.1 Analyse des Altpapiermarktes ................................................................... 62

5.2.1.2 Erlöse für Altpapier.................................................................................... 67

5.2.2 Altkunststoffmarkt ............................................................................................ 71

5.2.2.1 Analyse des Altkunststoffmarkts ................................................................ 71

5.2.2.2 Erlöse für Altkunststoffe ............................................................................ 77

6 NIR-SORTIERANLAGE ...................................................................................... 79

6.1 Anlagenschema ............................................................................................ 79

6.2 Inputmaterial ................................................................................................. 81

6.3 Outputmaterial .............................................................................................. 83

7 WIRTSCHAFTLICHKEITSBERECHNUNG ........................................................ 88

7.1 Anlagenkosten .............................................................................................. 88

7.1.1 NIR-Sorter ....................................................................................................... 88

7.1.2 Förderbänder und Stahlkonstruktion ................................................................ 89

7.1.3 Instandhaltung ................................................................................................. 89

7.2 Ressourcenkosten ........................................................................................ 89

7.2.1 Energiekosten .................................................................................................. 89

Inhaltsverzeichnis

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3

7.2.2 Personalkosten ................................................................................................ 90

7.2.3 Druckluftkosten ................................................................................................ 91

7.3 Verarbeitungs- und Transportkosten ............................................................. 91

7.4 Erlöse ............................................................................................................ 91

7.5 Kalkulation .................................................................................................... 92

7.5.1 Berechnung der Fixkosten ............................................................................... 92

7.5.2 Berechnung der Sortierkosten ......................................................................... 93

7.5.3 Berechnung des Gewinns ................................................................................ 93

7.5.4 Amortisationsdauer .......................................................................................... 93

8 DISKUSSION & FAZIT ....................................................................................... 94

8.1 Mögliche Probleme bei der NIR-Sortierung von Gewerbeabfall .................... 94

8.2 Optimierung der Sortierung als Basis zur stofflichen Verwertung von

Wertstoffen ................................................................................................... 95

8.3 NIR-Versuchssortieranlage: Planung und Entwicklung ................................. 96

8.3.1 Ausschleusung von Papier, Pappe, Karton und Holz ....................................... 96

8.3.2 Ausschleusung von Kunststoffen ..................................................................... 97

9 ZUSAMMENFASSUNG ...................................................................................... 99

10 VERZEICHNISSE ............................................................................................. 101

10.1 Literatur ....................................................................................................... 101

10.2 Abkürzungsverzeichnis ............................................................................... 103

10.3 Tabellen ...................................................................................................... 106

10.4 Abbildungen ................................................................................................ 107

ANHANG I .................................................................................................................... I

ANHANG II ................................................................................................................. III

ANHANG III ................................................................................................................ V

ANHANG IV ............................................................................................................. VII

Kapitel 1 – Einleitung 4

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1 Einleitung

Das steigende Abfallaufkommen in Österreich in den 1960-1980er Jahren, der damalige

Deponie-Notstand und neun länderspezifische Regelungen für die Abfallwirtschaft führten

1990 zu Inkrafttreten des Abfallwirtschaftsgesetzes (AWG). Im Jahr 2002 wird der

österreichische Rechtsbestand an jenen der EU angepasst und das neue AWG 2002

eingeführt. Das AWG 2002 mit seinen Zielen und Grundsätzen bildete die Rechtsgrundlage

für eine nachhaltige Abfallwirtschaft in Österreich. Zu den Grundsätzen zählen die

Abfallvermeidung, die Abfallverwertung und die ordnungsgemäße Behandlung und

Beseitigung von Abfällen. Diese drei Grundsätze wurden durch Inkrafttreten der

Abfallrahmenrichtlinie 2008/98 EG am 12. Dezember 2008 zu einer fünfstufigen

Abfallhierarchie erweitert, die in Österreich bis 12. Dezember 2010 in nationales Recht

umgesetzt werden muss (siehe Abbildung 1). Europäischen Mitgliedstaaten ist es

überlassen, die neue Hierarchie flexibel für bestimmte Abfallströme zu gestalten sofern der

neue Lebenszyklusgedanke berücksichtigt wird. [1, S. 5 u. 7], [2], [3]

Abbildung 1: Fünfstufige Abfallhierarchie der Abfallrahmenrichtlinie 2008/98 EG [3]

Der Unterschied der fünfstufigen Abfallhierarchie zur dreistufigen Abfallpyramide aus dem

AWG 2002 liegt in der neuen hierarchischen Definition der Abfallverwertung. Ursprünglich

unterschied man zwei Arten der Abfallverwertung: die stoffliche und die thermische

Verwertung. In der fünfstufigen Abfallhierarchie steht nun nach der Vermeidung von Abfällen

die Vorbereitung zur Wiederverwendung. Sollte dies nicht möglich sein, ist ein geeignetes

Recyclingverfahren anzuwenden. Zur sonstigen Verwertung zählen die Herstellung von

Ersatzbrennstoffen sowie die energetische Verwertung. Durch eine ökologisch und

ökonomisch sinnvolle Abfallverwertung können verwertbare Abfälle als Rohstoffe in den

Stoffkreislauf zurückgeführt werden oder aus ihnen Ersatzbrennstoffe als Alternative zu

Vermeidung

Vorbereitung zur Wiederverwendung

Recycling

Sonstige Verwertung

z.B. thermische Verfahren

Beseitigung


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fossilen Brennstoffen hergestellt werden. Somit werden Ressourcen wie Rohstoffe und

Energie geschont und die Menge deponierbarer Stoffe vermindert. Dennoch ist aufgrund der

neuen Abfallrahmenrichtlinie 2008/98 EG die Wiederverwendung einer stofflichen oder

thermischen Verwertung von Abfällen vorzuziehen. [2], [3]

Laut §1. (2) des AWG 2002 sind Abfälle zu verwerten,

„…soweit dies ökologisch zweckmäßig und technisch möglich ist und die dabei entstehenden

Mehrkosten im Vergleich zu anderen Verfahren der Abfallbehandlung nicht

unverhältnismäßig sind und ein Markt für die gewonnenen Stoffe oder die gewonnene

Energie vorhanden ist oder geschaffen werden kann.“ [2]

Die Marktfähigkeit bestimmter Abfallfraktionen, wie zum Beispiel Altpapier, Altglas oder

Altkunststoffe setzt eine möglichst hohe Qualität und Reinheit der Abfälle voraus, die durch

neuartige Trenntechniken erreicht werden können. Die manuelle Sortierung, auch als

„Klaubung“ bezeichnet, wird somit durch automatische Sortiersysteme abgelöst. Zum Stand

der Technik der Sortierung von Abfällen gehören automatisch arbeitende optische bzw.

berührungslose Sortiermaschinen, zu denen unter anderem Sortieranlagen mit

Nahinfrarottechnik zählen.

1.1 Problemstellung

Die automatisierte Sortierung mittels Nahinfrarottechnik (NIR) gehört mittlerweile im Bereich

der Kunststoff-Hohlkörpersortierung zum Stand der Technik. Weltweit werden Nahinfrarot-

Sortiermaschinen großtechnisch zur Sortierung von ausgewählten Abfallströmen, wie zum

Beispiel Papier, Glas, PET-Flaschen und zum Teil auch Elektronikschrott eingesetzt. Im

Bereich der Gewerbemüllsortierung ist der Einsatz von NIR-Technologie zur Abtrennung

verwertbarer Fraktionen wie Kunststoffe oder Papier noch nicht verbreitet. Mit einem

großtechnischen Versuch bei Fa. Saubermacher in Graz/Puchstraße soll diese Möglichkeit

untersucht werden. Die Anlage wurde im Juni 2007 zur optischen Sortierung mittels

Nahinfrarot von Kunststoffleichtfraktionen aus kommunalen Abfällen („Gelber Sack“/ „Gelbe

Tonne“) in Betrieb genommen. Im Zuge der Großversuche soll die Anlage nach der

Adaptierung zur automatischen Sortierung von gemischtem Gewerbeabfall dienen. Der

Gewerbeabfall wird in einer Splittinganlage in Wien/Oberlaa aufbereitet und nach dem

Heizwert in eine mittel- und hochkalorische Fraktion getrennt. Beiden Fraktionen werden in

Graz/Puchstraße mittels Nahinfrarottechnik sortiert und vermarktbare Fraktionen abgetrennt.

Die erhaltenen Stoffströme sollen auf Reinheit, Qualität, Quantität untersucht werden und

daraus Rückschlüsse auf die Marktfähigkeit gezogen werden.

1.2 Zielsetzung

Ziel dieser Masterarbeit ist es, die Marktfähigkeit von Sekundärrohstoffen, die mittels NIR-

Sortierung aus Gewerbeabfall gewonnen werden, zu überprüfen. Dabei aussortierte

Fraktionen sind Papier, Pappe und Karton und Kunststoffe (PVC und PE). Vorerst ist der

Stand der Technik der Nahinfrarot-Sortiermaschinen abzubilden und auf neue

Weiterentwicklungen in diesem Bereich einzugehen. Die Großversuche bei der NIR-


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Sortieranlage der Fa. Saubermacher in Graz/Puchstraße sind zu begleiten und zu

protokollieren. Die erhaltenen Fraktionen sollen in Bezug auf Qualität und Quantität

untersucht werden. Daraus sind die Sortierergebnisses auszuwerten, graphisch darzustellen

und hinsichtlich der stofflichen Verwertbarkeit zu interpretieren. Dabei ist es wichtig die

vergangene und zukünftige Entwicklung des Sekundärrohstoffmarktes zu beschrieben, um

den Erlös für die erhaltenen Fraktionen abschätzen zu können. Darauf aufbauend ist ein

Zukunftsszenario zu entwickeln, das die Vermarktung der Wertstoffe im Gewerbeabfall in

Hinblick auf stoffliche, mengenmäßige und monetäre Sicht bewertet. Ebenso gilt es die

Wirtschaftlichkeit einer Nachrüstung eines NIR-Sorters direkt bei einer im Betrieb

befindlichen Splittinganlage für Gewerbeabfälle im Großraum Wien zu überprüfen.

Kapitel 2 – Einführung in die Nahinfrarot-Sortiertechnologie 7

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2 Einführung in die Nahinfrarot-Sortiertechnologie

In diesem Kapitel werden die Grundlagen und die Funktionsweise der

Nahinfrarotspektroskopie erläutert, sowie auf den Stand der Technik im Bereich der

Sortierung von Abfällen eingegangen. Weiters werden derzeitige und zukünftige

Einsatzgebiete der Nahinfrarottechnik und neue Entwicklungen in diesem Bereich

beschrieben.

2.1 Nahinfrarotspektroskopie

Die NIR-Spektroskopie nutzt die Wechselwirkungen zwischen Materie und

elektromagnetischer Strahlung. Die Art der Effekte, welche die Strahlung auf Atome und

Moleküle hat, hängt von ihrer Frequenz und damit von ihrem Energiegehalt ab. Die

Infrarotspektroskopie arbeitet mit infrarotem Licht mit Wellenlängen zwischen 1 mm und

780 nm und wird entweder zur quantitativen Bestimmung von bekannten Substanzen

anhand der Referenzspektren oder zur Strukturaufklärung unbekannter Substanzen genutzt.

Die Strahlung im Infrarotbereich wird in drei Bereiche unterteilt: kurzwelliges oder nahes

Infrarot (NIR), mittelwelliges (MIR) und langwelliges oder fernes Infrarot (FIR). Abbildung 2

zeigt die Unterteilung des elektromagnetischen Spektrums in seine einzelnen Bereiche und

die Einteilung des Infrarotspektrums in Nah-, Mittel- und Ferninfrarot. [4, S. 5f.]

Abbildung 2: Elektromagnetisches Spektrum [5]

Im Infrarotbereich werden Moleküle und Molekülteile meist organischer Verbindungen

mithilfe der Strahlungsenergie zu Rotations- und Schwingungsbewegungen angeregt. Im

Bereich des mittleren Infrarots bei 2,5-50 µm kommt es zu Grundschwingungen der

Moleküle. Die Intensität der Wechselwirkungen zwischen der IR-Strahlung und des Moleküls

hängt von deren Aufbau und Kristallstruktur ab. Das Infrarotspektrum wird in Bezug auf die

Charakterisierung und die Wellenzahl in zwei Bereiche eingeteilt. Der Bereich oberhalb

1.500 cm-1 enthält Banden, die funktionellen Gruppen zugeordnet und der Bereich unterhalb

1.500 cm-1 charakterisiert das Molekül als Ganzes. Dieser Bereich wird auch als

„Fingerprint-Region“ bezeichnet. [4, S. 5f.], [6, S. 49 u. 136]


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Die Nahinfrarotspektroskopie arbeitet mit Licht mit einer Wellenlänge von 780 nm bis 2,5 µm.

Anders als im Bereich des mittleren Infrarots werden die Moleküle bei der

Nahinfrarotspektroskopie zu Obertönen und Kombinationsschwingungen angeregt. Im

Nahinfrarotbereich werden überwiegend CH,- OH,- und NH-Gruppen angeregt. In Abbildung

3 sind charakteristische Absorptionsbanden im NIR-Bereich für das Beispiel Kunststoffe

dargestellt. [4, S. 6f.], [6, S. 131]

Abbildung 3: Charakteristische Absorptionsbanden im Nahinfrarotbereich [7, S. 5]

Es besteht eine große Anzahl von Kombinationsmöglichkeiten, Banden können sich

gegenseitig überlappen oder sogar überdecken. Dadurch sind die entstehenden Spektren

schwerer zu analysieren und zu interpretieren, wodurch eine Auswertung durch eine

spezielle Software nötig ist.

2.2 Nahinfrarot-Sortiertechnik

Das Prinzip der Nahinfrarot-Sortiertechnik beruht auf der Transmissions- bzw.

Reflexionsmessung von elektromagnetischer Strahlung. Jedes Material besitzt eine

spezifische Reflexion, eine sogenannte charakteristische „Farbe“. So lassen sich mithilfe von

Strahlung im Nahinfrarotbereich Materialien aufgrund der Farbe und die Konzentration

aufgrund der Intensität bestimmen. In Abbildung 4 sind die Absorptionsspektren von Papier,

PVC, PET und PE dargestellt. Aufgrund der unterschiedlichen Spektren sind

unterschiedliche Materialarten in bestimmten Wellenlängenbereichen leicht voneinander

trennbar. [8, S. 220]


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Abbildung 4: Absorptionscharakteristika von Papier und relevanten Kunststoffen [8, S. 219]

Die Nahinfrarot-Sortiertechnik macht sich diesen Effekt zunutze und kann somit

verschiedene Materialien eindeutig zuordnen.

Abbildung 5 zeigt das Prinzip der Nahinfrarot-Sortierung. Das zu sortierende Material wird

über ein Förderband unter die Sensoreinheit gebracht, wo es durch Strahlung im

nahinfraroten Bereich angeregt wird. Das Sensorsystem detektiert die für ein Objekt im

Materialfluss charakteristische reflektierte Strahlung in bestimmten Wellenlängenbereichen

und zeichnet ein Spektrum auf. Eine optische Scannereinheit, die oberhalb des

Förderbandes positioniert ist, zeichnet zusätzlich Größe, Form und Position eines im

Abfallstrom befindlichen Objektes auf. Die Daten aus beiden Erkennungseinheiten werden in

einer Recheneinheit verarbeitet und die Objekte werden definierten Merkmalsklassen

zugeordnet. Entsprechend der ermittelten Merkmalsklasse und der Parametrierung werden

die Ausblasventile angesteuert und das Objekt durch Druckluftventile in den Auswurfschacht

geblasen. [9, S. 8]


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Abbildung 5: Verfahrensprinzip der Nahinfrarot-Sortierung [9, S. 8]

Prinzipiell unterscheidet man zwei Möglichkeiten einer Sortierung: die Positiv- und die

Negativsortierung. Bei der Positivsortierung werden Wertstoffe im ausgetragenen

Materialstrom angereicht. Die Negativsortierung hingegen schleust unerwünschte Störstoffe

aus. [10, S. 106]

In Tabelle 1 sind gängige Spezifikationen für den Betrieb einer Sortiermaschine mit dem

System der Nahinfrarottechnik aufgelistet.

Tabelle 1: Technische Daten einer NIR-Sortiermaschine [7, S. 9]

Förderbandbreite ca. 600 - 2.800 mm

Bandgeschwindigkeit ca. 2,5 - 3 m/s

Anzahl der Druckluftventile je ein Ventil pro 1,5 cm (3 cm) Bandbreite

Druckluftverbrauch ca.1.200 - 2.000 l/h

Druckluft 6 - 10 bar

Temperaturbereich 5 °C - 40 °C

Korngrößen ca. 15 - 300 mm

Ein wichtiger Aspekt bei der Sortierung von Abfallfraktionen ist die Sortenreinheit. Nur

ausreichend rein sortierte Abfallfraktionen können technisch, ökologisch und ökonomisch

sinnvoll einer Wiederverwertung zugeführt werden. Je besser die Qualität des sortierten

Abfalls ist, desto höhere Erträge können erwirtschaften werden. Die Sortierung von

Verpackungsabfällen mittels Nahinfrarottechnik erreicht bei Hohlkörpersortierfraktionen (z.B.

PET-Flaschen) bereits heute einen hohen Reinheitsgrad in den ausgeschleusten

Stoffströmen. Es können somit durchschnittliche Reinheitsgrade über 90 % der sortierten

Fraktionen in Abhängigkeit von der Abfallzusammensetzung, der Stückigkeit des Materials

und des spezifischen Abscheidegrades der einzelnen Aggregate, erreicht werden. Zum

Stand der Technik gehören Wertstoffausbringungsraten zwischen 80 % und 90 %. Bei

gemischten Abfallfraktionen ist aufgrund der heterogenen Zusammensetzung, der


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Korngröße, der Sperrigkeit sowie unerwünschter Anhaftungen und dem

Verschmutzungsgrad ein vorhergehender Aufbereitungsschritt zwingend erforderlich. [9, S. 8

ff.]

Die gemischten Gewerbeabfälle, die für die Versuche in Graz zum Einsatz kommen, werden

in einer Splittinganlage für Gewerbemüll entsprechend ihres Heizwertes in eine

heizwertreiche und eine heizwertärmere Fraktion getrennt. Die Verfahrensschritte der Anlage

beinhalten eine Vorzerkleinerung, Siebung, Windsichtung und eine Abtrennung von Metallen

und Nichteisenmetallen sowie Inertstoffen. Durch die Vorbehandlung wird das

Sortierergebnis positiv beeinflusst. Je besser die Trennschärfen, das Ausbringen und die

Reinheit der erhaltenen Fraktion des behandelten Gewerbeabfalls sind, desto höher sind die

Erträge und der Gewinn pro Tonne an eingesetztem Abfallmaterial. [9, S. 10]

Unter dem Reinheitsgrad, der in Masseprozent angegeben wird, versteht man, die Reinheit

des aussortierten Materialstroms. [11, S. 10]

Die Ausbringungsrate ist jene Angabe in Masseprozent, die angibt, welcher Anteil von einem

gewünschten Material richtig erkannt und aussortiert wurde. [11, S. 10]

2.3 Vorteile der NIR-Technik

Die Nahinfrarot-Sortiertechnik zählt zu den Verfahren der sensorgestützten Sortiertechniken.

Sortiermaschinen dieser Art messen berührungslos und zerstörungsfrei, sind robust und

arbeiten nach objektiven Sortierkriterien und gleichmäßiger als herkömmliche

Trennverfahren. Im Unterschied zu herkömmlichen Sortiertechniken (Dichtesortierung,

Magnetscheidung etc.) ist bei der Nahinfrarottechnik das Sortierkriterium von der trennenden

Kraft (Gravitation, Ablenkkraft etc.) entkoppelt. Somit ist die Gefahr von Fehlausträgen durch

gegenseitige Behinderung und Verschleppung unterschiedlicher Bestandteile verringert.

Weiters ermöglicht die sensorgestützte Sortierung eine Trennung von Materialien, die vorher

nicht in diesem Korngrößenbereich in industriellen Prozessen trennbar waren, wie z.B.

Materialien gleicher Dichte oder gleicher magnetischer Eigenschaften. [10, S. 106]

Mithilfe der Nahinfrarottechnik lassen sich bei der Sortierung von Abfällen hohe

Reinheitsgrade in den aussortierten Fraktionen erzielen. Es können nicht nur Wertstoffe

zurückgewonnen werden, sondern auch Kosten und Zeit gespart werden, da die

Nahinfrarotsortierung voll automatisch abläuft und somit eine manuelle Sortierung mittels

Sortierkräfte ablösen wird. [9, S. 10]

Ein weiterer Vorteil ist die Messung auf dem Förderband in Echtzeit. Dies ermöglicht hohe

Durchsätze bei geringem Zeitaufwand. Ebenso ist die softwaregesteuerte Datenverarbeitung

lernfähig. Dies führt zu einer guten Anpassungsfähigkeit bei Änderungen der

Verfahrenstechnik, der stofflichen Zusammensetzung des Aufgabegutes und der Vorgaben

zur Qualität der getrennten Fraktionen. [10, S. 106]


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2.4 Nachteile der NIR-Technik

Einer der größten Nachteile der Sortierung mittels Nahinfrarottechnik ist die negative

Beeinflussung des Trennergebnisses durch schwarze oder dunkle Materialien. Das Problem

bei dunklen Materialien ist, dass die Strahlung weitgehend absorbiert wird und somit keine

Strahlung reflektiert und vom Sensor aufgenommen werden kann. Es entstehen nicht

auswertbare Spektren. [4, S. 7]

Heute werden die Oberflächen vieler Produkte aus diversen Gründen mit anderen

Materialien (z.B. Lack, Etiketten, Folien etc.) beschichtet. Da die Eindringtiefe der

Nahinfrarottechnik nur auf wenige Millimeter beschränkt ist, können solche Beschichtungen

die Sortierentscheidung negativ beeinflussen und somit zu falschen Ergebnissen führen. Das

Problem solcher Fehlentscheidungen tritt auch bei Verbundstoffen auf. [12, S. 6]

Die Ermöglichung hoher Durchsätze mithilfe der Nahinfrarottechnik kann zu verschiedenen

mechanischen Problemen beim Sortiervorgang führen. Deshalb ist eine Vereinzelung des

Aufgabegutes auf dem Förderband bei gleichzeitig hoher Belegungsdichte notwendig um

eine Detektierung jedes einzelnen Objektes im Abfallstrom zu ermöglichen. Die Belegung

des Förderbands als Monoschicht, bei der sich verschiedene Materialien weder überlagern

noch berühren, soll Fehlwürfe bei der Sortierung vermeiden. Eine gleichmäßige Beschickung

gewährleistet somit ein gutes Trennergebnis. Ein weiteres mechanisches Problem stellen die

Druckluftventile zur Abtrennung der Wertstoffe vom Abfallstrom dar. Die Trennung erfolgt im

Förderbandabwurf durch Manipulation der Wurfparabel durch die Druckluftstöße. Ein

Problem stellt der Austrag von flächigen Kunststofffolien dar, da sie keine fixe Wurfparabel

besitzen und somit falsch ausgeworfen werden können. Durch die hohe Anzahl an

Ausblasvorgängen entstehen Luftverwirbelungen, die zu Ablenkungen und damit zu

Fehlausträgen führen. Diese sind beim Sortiervorgang zu reduzieren. [13, S. 221]

2.5 Stand der Technik

In den folgenden Unterkapiteln wird auf die Entwicklung der berührungslosen Sortierung, den

Stand der Technik und den Aufbau eines sensorgestützten Sortierers eingegangen.

2.5.1 Entwicklungen der sensorgestützten Sortierung

Die Nahinfrarottechnik im Bereich der Aufbereitung zählt zu einem der jüngsten Verfahren

der sensorgestützten Sortierung. Erste Entwicklungen der berührungslosen Sortierung

wurden bereits vor siebzig Jahren für die Aufbereitung mineralischer Rohstoffe gemacht. Die

damaligen Sortierer waren mit induktiven, Farb- und radiometrischen Sensoren ausgestattet

und konnten nur geringe Durchsätze bewältigen. Mitte der achtziger Jahre wurden erstmals

sensorgestützte Sortierer im Bereich des Rohstoffrecyclings getestet. Diese Sortierer waren

analoge Einzelkanal-Sortierer mit Fotodioden als Sensoren. Der sich rasch entwickelnde

Markt im Recyclingbereich verlangte jedoch nach einer weiteren und besseren Entwicklung

der Sensorik. Durch die rasanten Entwicklungen der Sensoren und der digitalen

elektronischen Datenverarbeitung Anfang der neunziger Jahre wurden erstmals digitale

Bildverarbeitungstechniken in die Sortiertechnik eingeführt. Dabei wurden zunächst getrennt


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gesammelte Abfallgemische wie Altglas und Leichtverpackungen mittels

Transmissionsmessung bzw. Spektralanalyse der Reflektion im Nahinfrarotbereich

aufbereitet. Die Weiterentwicklung der Rechenleistung zur Verarbeitung der Daten und der

Einsatz von schnellen Druckluftventilen zur Ausschleusung ermöglichten immer höhere

Durchsätze und somit bessere Sortiergeschwindigkeiten. Heute ist der Einsatz von

sensorgestützten Sortierern im Bereich der Abfallaufbereitung Stand der Technik und wird

überwiegend zur Sortierung von Glas, Kunststoffen und Metallen eingesetzt. [10, S. 105],

[13, S. 221f.]

2.5.2 Aufbau eines sensorgestützten Sortierers

Sensorgestützte Sortierer zählen zu der Gruppe der Einzelkornsortierer, da sie jedes Stück

einzeln erfassen, evaluieren und trennen. Grundsätzlich bestehen sensorgestützte

Sortiermaschinen aus einem Fördermittel zur Zuführung und Vereinzelung des Aufgabeguts,

einem Sensorsystem zur Erkennung spezifischer Materialeigenschaften einzelner

Bestandteile, einer softwaregestützten Elektronik zur Auswertung der Signale von der

Sensorik und einer mechanischen Austragsvorrichtung zur Abtrennung positiv erkannter

Abfallkomponenten. [13, S. 222]

Anhand der Materialzufuhr lassen sich die Sortierer in zwei Bauarten einteilen: die Rinnen-

und die Bandmaschinen. Wobei im Recyclingbereich beide Maschinentypen zum Einsatz

kommen, wird zur Aufbereitung von Mineralien meist nur die robustere Variante, die

Rinnenmaschine, verwendet. Die Rinnenmaschinen wurden zunächst zur Sortierung von

Altglas eingesetzt. Das Altglas wurde nach den Trennkriterien Farbe bzw. Transparenz

sortiert. Heute werden sie aufgrund der hohen Leistungsfähigkeit meist im Feinkornbereich

und bei gut fließfähigen Schüttgütern verwendet. Abbildung 6 zeigt eine Rinnenmaschine.

[10, S. 106], [13, S. 222]


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Abbildung 6: Rinnensortiermaschine [10, S. 107]

Das zu sortierende Material wird auf eine Schwingförderrinne zur Vereinzelung aufgegeben

und über eine geneigte Rinne beschleunigt. Nach Ende des Förderbandes werden die im

Materialfluss befindlichen Objekte im freien Fall von einer Erkennungseinheit einzeln

detektiert. Die Erkennungseinheit besteht aus einer Farbzeilenkamera und einer

Beleuchtungseinheit. Das detektierte Objekt wird vom Rechner anhand der Farbinformation,

der Position und der Größe klassifiziert. Positiv detektierte Objekte im Aufgabegut werden

mithilfe von Druckventilen selektiv ausgeblasen. Da die meisten Abfallfraktionen

unregelmäßig geformt und somit nicht zu Schüttgütern zählen, kommen bei der Sortierung

von Abfällen meist Bandmaschinen zum Einsatz. Abbildung 7 zeigt das Prinzip einer solchen

Sortiermaschine die im Nahinfrarot- Wellenlängenbereich detektiert. [10, S. 106f.]


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Abbildung 7: Bandsortiermaschine [10, S. 107]

Das Material wird über eine Schurre auf den ca. 2,5 bis 3 m/s umlaufenden Gurtförderer

aufgegeben. Die Erkennungseinheit befindet sich über dem Förderer und besteht aus zwei

mit Halogenlampen bestückten Lichtleisten und einem NIR-Sensor, der die gesamte

Gurtbreite abtastet. Der Rechner wird mit dem vom Sensor aufgenommenen Spektrum

gespeist und vergleicht dieses mit Spektren einer Datenbank. Anhand der Klassifizierung

und der bekannten Position und Größe der Bestandteile auf dem Gurt werden diese bei

positiver Detektion mithilfe von Druckluftstößen einer Luftdüsenleiste vom übrigen Strom

getrennt. Häufig werden Sortiermaschinen mit zwei Austragsdüsenleisten hergestellt um

zwei Produkte in einem Arbeitsprozess voneinander abzutrennen. Ebenso kann durch den

zusätzlichen Einbau einer Farbzeilenkamera die Identifikation von Korngröße und Lage der

einzelnen Teile präzisiert werden. [10, S. 107]

2.5.3 Sensortypen und -systeme

Ein Sensorsystem besteht grundsätzlich aus mindestens einem Emitter und einem Detektor.

Der Emitter sendet elektromagnetische Strahlung aus. Diese wird vom untersuchenden

Material teilweise absorbiert oder reflektiert wodurch eine charakteristische Strahlung

entsteht, welche vom Detektor aufgenommen und gemessen wird. [10, S. 108]

Grundsätzlich lassen sich Sensoren in zwei Gruppen einteilen: die optischen Zeilenkameras

und die Metalldetektoren. Mit den optischen Zeilenkameras lassen sich oberflächliche

Eigenschaften erkennen wie Farbe, Helligkeit, Transparenz, Reflexion und Form. Zu dieser


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Gruppe zählen auch die Nahinfrarot-Detektoren, mit der die molekulare Zusammensetzung

an der Oberfläche des Materials detektiert wird. [13, S. 223]

Bei Messungen im Nahinfrarotbereich werden überwiegend Halogenlampen als Emitter

eingesetzt. Das charakteristische reflektierte Spektrum des Materials wird in der Regel mit

einem bewegten Spiegelsystem einem Spektrometer zugeführt und dort spektral zerlegt. Die

Intensitätsverteilung bekannter Wellenlängen kann dann als Merkmal für unterschiedliche

Stoffgruppen verwendet werden. (Die Wechselwirkung und der Zusammenhang zwischen

Strahlung und Molekülgruppen wurde bereits in Kapitel 2.1 erläutert.) [13, S. 223]

2.5.4 Sortiermaschine „REDWAVE“

Die Sortiermaschine REDWAVE der Firma BT-Wolfgang Binder GmbH verwendet die

Nahinfrarot-Sortiertechnik zur Sortierung von Kunststoffen, Papier, Glas, Elektronikschrott

und Mineralien. Die Erfahrung zeigt, dass bei der Kunststoffsortierung bis zu 5 t/h an

Siedlungsabfällen (Gelber Sack/gelbe Tonne) oder Gewerbemüll eingesetzt werden können.

Eine bereits bestehende Anlage in Graz trennt die Leichtverpackungen der gelben

Tonne/Sack-Sammlung in die Fraktionen Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol

(PS) und Polyethylenterephthalat (PET). PET-Flaschen werden dabei nochmals nach deren

Farbe in klar, grün und blau sortiert. Die sortierten Fraktionen erreichen dabei einen

Reinheitsgrad von bis zu 97 %. Abbildung 8 zeigt ein vereinfachtes, allgemeines

Verfahrensschema einer Anlage zur Sortierung von Hohlkörperfraktionen aus dem

kommunalen Bereich. [14, S. 4ff.]

Abbildung 8: Fließschema einer NIR-Sortieranlage von Kunststoffen aus dem kommunalen

Bereich [15, S. 627]


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Bei der Herstellung von Ersatzbrennstoffen aus Abfällen spielt der Chlorgehalt und somit der

Anteil an Polyvinylchlorid (PVC) in der Abfallfraktion eine bedeutende Rolle. Mit der

REDWAVE ist eine Ausschleusung von PVC aus Gewerbeabfällen möglich. Die Auswurfrate

von PVC beträgt dabei bis zu 90 % mit Ausnahme schwarzer Kunststoffe. Es werden

Reinheiten der PVC-Fraktion bis zu 75 % erreicht. Abbildung 9 zeigt eine REDWAVE zur

Sortierung von Kunststoffen. [14, S. 4ff.]

Abbildung 9: REDWAVE zur Kunststoffsortierung [14, S. 5]

Der Sensor und das Spektroskop befinden sich über dem Förderband. Der Abfall wird auf

das Förderband gegeben und das im Materialfluss befindliche Objekt über die Sensorik

erkannt. Die Sensorik besteht aus einem NIR-Sensor und einer Farbzeilenkamera. Die

weitere Klassifizierung übernimmt eine Recheneinheit mit spezieller Software. Wird ein

Objekt im Abfallstrom als positiv detektiert erfolgt die Abtrennung pneumatisch über eine

Auswurfeinheit. Die REDWAVE zur Kunststoffsortierung erreicht eine Auswurfrate bis zu

97 % mit einem Reinheitsgrad von bis zu 97 %. [14, S. 5]

Im Gegensatz dazu befindet sich die Sensorik der REDWAVE zur Papiersortierung unterhalb

des Förderbandes (Abbildung 10). Diese Sortiermaschine enthält neben den NIR-Sensor

einen zusätzlichen Farbsensor zur farblichen Sortierung von Papier und Kartonagen. Nach

einer vorhergehenden Aufbereitung des Inputmaterials, trennt die REDWAVE braune und

gefärbte Kartonagen, Kunststoffe und Tetra-Pack. Es werden bis zu 12 t/h an Material

durchgesetzt. Als Durchlauf erhält man De-Inking Papier, welches dem Recycling-Kreis

Spektroskop

Material Input Sensor

Auswurfeinheit

Durchlauf

Auswurf


_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

wieder zugeführt wird. Die Auswurfrate beträgt bis zu 75 % bei einem De-Inking Verlust von

maximal 35 %. Die Sortiermaschine ist bereits in Deutschland, Österreich, Niederlande,

Irland und Frankreich im Einsatz. [14, S. 10f.], [16, S. 16]

Abbildung 10: REDWAVE zur Papiersortierung [14, S. 10]

Bei der Sortierung von Glas mithilfe der REDWAVE werden Sortiergenauigkeiten bei

Verunreinigungen bis zu 99 % und bei Farbsortierung ebenfalls bis zu 99 % bei einem

Durchsatz bis zu 10 t/h erreicht. Bestehende Anlagen befinden sich in Deutschland,

Schweden, Japan, USA und der Ukraine. Für die Gesteinssortierung werden Korngrößen

von 5-150 mm benötigt. Der Durchsatz beträgt bis zu 150 t/h bei einer Sortiergenauigkeit bis

zu 92 %. Ebenso benötigt die Sortierung von Elektronikschrott eine Voraufbereitung um

Korngrößen bis zu 5 mm zu erreichen. Die Sortierung erfolgt nach Material und Farbe für

Kupfer, Aluminium, Edelstahl etc. Es werden Sortiergenauigkeiten bis zu 95 % mit

Reinheiten bis zu 97 % erreicht. [14, S. 12]

Bei der Anlage der Fa. Saubermacher Dienstleistungs AG in Graz/Puchstraße dient die

Sortiermaschine REDWAVE 2000 NIR 2-Weg n zur Sortierung von Kunststoffen. Die

REDWAVE identifiziert und sortiert PE, PP, PET, PS, PVC. Bei den Versuchen in der

Sortieranlage wird die REDWAVE, siehe Abbildung 11, zur Sortierung von PE, PVC und

Papier/Pappe/Karton verwendet. [17, S. 19]

Auswurf Einheit


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Abbildung 11: Sortiermaschine REDWAVE NIR 2-Weg [17, S. 22]

Die Materialzufuhr erfolgt über das Zuführförderband und muss über die gesamte

Sortierbreite gleichmäßig verteilt sein. Der NIR-Sensor befindet sich über dem Förderband

und erkennt und analysiert das aufgegebene Material beim Passieren des

Erkennungsbereiches. Die Bildverarbeitungseinheit nimmt relevante Daten wie

Materialoberfläche, Größe und Position des Teiles auf und gibt diese an die Recheneinheit

weiter. Die Bedien- und Recheneinheit analysiert die erhaltenen Informationen und vergleicht

das detektierte Spektrum mit vorbetrieblich eingestellten Auswurfkategorien. Bei positiver

Übereinstimmung wird ein Signal zeitverzögert an das Ausblasmodul gesendet. Ein oder

mehrere Ventile werden geöffnet und ein stark gebündelter Luftstrom trennt die detektierten

Objekte vom durchströmenden Material. [17, S. 20f.]

Abbildung 12 und Abbildung 13 zeigen Vergleichsspektren von verschiedenen Kunststoffen

und Papier die zu einer Auswurfentscheidung herangezogen werden. Anhand

unterschiedlicher Intensitäten bei bestimmter Wellenlänge lassen sich zum Beispiel

Kunststoffe wie PVC, PE; PET, PP und PS getrennt voneinander detektieren. Die installierte

Software vergleicht gemessene mit voreingestellten Spektren und entscheidet dann ob eine

positive oder negative Übereinstimmung vorliegt.


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Abbildung 12: Diverse Kunststoff-Spektren

Abbildung 13: Diverse Papierspektren

Das Sortierergebnis der REDWAVE NIR 2-Weg hängt unter anderem von der Größe und der

Verteilung des zugeführten Materials ab. Eine ungleichmäßige Verteilung führt zu

unzureichenden Sortierergebnissen. Abfall mit einer Korngröße von


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Der NIR-Sensor der REDWAVE besteht aus einem Messkopf, Glasfaserkabeln, einem

Multiplexer, einem Spektrometer sowie einer Bildverarbeitung im Rechner. Der Multiplexer

kann Datenraten von bis zu 10.000 Datenpunkten pro Sekunde aufnehmen. Der

Materialfluss im Erkennungsbereich wird mit einer Beleuchtungseinheit bestehend aus

Halogen-Lampen beleuchtet. Die Sortiermaschine besitzt eine Sortierbreite von 2000 mm

und ein Ausblasmodul mit 64 Ventilen, wobei ein maximaler Druck von 8 bar am

Maschineneinlass angeschlossen werden kann. [17, S. 20f.], [18, S. 25]

Die NIR-Sortiermaschinen REDWAVE sind mit der Steuersoftware Kusta MPL ausgestattet.

Diese Software führt die Steuerung der Multiplexer-Hardware, die Kommunikation über

verschiedene Schnittstellen, den Aufruf von Erkennungsroutinen und die Darstellung der

Ergebnisse durch. Über das Eingabefenster der Steuersoftware können verschiedene

Messaufgaben und -parameter bezüglich der NIR-Sortierung bearbeitet werden. Die

Empfindlichkeit spielt bei den Sortier-Einstellungen eine wichtige Rolle. Sie ist ein

wesentliches Kriterium für das Ausbringen und die Reinheit des Auswurfes, sowie für die

Sensibilität der Ausschussbewertung. Die Materialbewertung erfolgt von null bis neun

anhand eines Rasters, wobei neun die niedrigste Empfindlichkeit darstellt. Null ist die

sensibelste Einstellung und bedeutet, dass bei nur einer Erkennung des gewünschten

Spektrums ausgeschossen wird (siehe Abbildung 14). [18, S. 25ff.]

Abbildung 14: Empfindlichkeit null [18, S. 28]

Bei Empfindlichkeit neun hingegen muss das erwünschte Spektrum zehnmal erkannt

werden, um das detektierte Objekt positiv auszuwerfen. Diese Einstellung ist in Abbildung

15 veranschaulicht. [18, S. 25]


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Abbildung 15: Empfindlichkeit neun [18, S. 25]

Ist eine Empfindlichkeit von z.B. drei gewählt, wird es bei nur zwei erkannten Spektren zu

keinem Auswurf kommen. Bei jedoch z.B. fünf erkannten Spektren öffnen sich die Ventile zur

Ausschleusung. Bei einer Positivsortierung werden meist niedrige Empfindlichkeiten gewählt

um eine hohe Sortierreinheit zu erreichen. Aus diesem Grund wurden auch bei den

Großversuchen Empfindlichkeiten von 0 bis max. 2 gewählt. [18, S. 25]

2.6 Einsatzgebiete

Die Technik der Nahinfrarot-Spektroskopie wird in verschiedenen Bereichen eingesetzt.

Bereits seit den 80er Jahren erfolgt die Qualitätskontrolle im Lebens- und Futtermittelbereich

mithilfe der NIR-Technik. Wichtige Parameter wie Fett, Feuchte, Protein sowie Asche, und

Salzgehalt der Lebensmittel werden somit in Sekundenschnelle bestimmt. Ebenso dient die

Nahinfrarot-Spektroskopie der medizinischen Forschung und Diagnostik zur Erkennung von

zum Beispiel Totenflecken und Hämatomen oder zur Chromosomenanalyse. Im Bereich des

Recyclings wurden Sortiermaschinen die im nahinfraroten Bereich arbeiten anfangs lediglich

zur Abtrennung von Kunststoffen aus Leichtverpackungsabfällen verwendet. Die

Verpackungsverordnung (BGBl. Nr. 648/1996 idF BGBl. II Nr. 364/2006) schreibt für

Verpackungen aus Kunststoff, Papier & Karton, Metall, Glas etc. sogenannte

Verwertungsquoten vor. So müssen z.B. Kunststoffe zu 40 %, Papier & Karton zu 90 %,

Metall zu 95 % und Glas zu 93 % wiederverwertet werden. Dies führte zu weiteren

Entwicklungen im Bereich der Nahinfrarotsortierung, wodurch heute eine breitere

Anwendung im Recyclingbereich gegeben ist. Heutzutage werden Wertstoffe aus

vorbehandelten Haushalts- Gewerbe- und Baumischabfällen im Korngrößenbereich von 25

bis 400 mm rückgewonnen. Neue Sortieranlagen trennen Kunststoffgemische in die

Fraktionen PE, PP, PS, PA, PET und PVC, Papier, Pappe und Kartonagen aus

Abfallgemischen, Holz aus Sperrmüll und anderen Abfällen und Mischkunststoffen. Ein

wichtiger Bereich der NIR-Sortierung liegt in der Abtrennung hochkalorischer Bestandteile

zur Herstellung von Ersatzbrennstoffen. Dabei werden Kunststoffe, Papier, Pappe und

Karton, Textilien und Holz mithilfe von NIR-Sortieranlagen vom Abfallstrom getrennt und in

der Zement- und Kalkindustrie, sowie in Kohlekraftwerken mitverbrannt. Chlor- und

Antimonträger (PVC und PET) werden ebenfalls bei der Aufbereitung von Abfällen zur

Ersatzbrennstoffherstellung abgetrennt. Dies führt zu geringeren Schadstoffgehalten in

Ersatzbrennstoffen. Der Chlorgehalt kann somit auf unter 1 % reduziert werden. [10, S. 111]


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Zukünftige Entwicklungen und Trends der Nahinfrarottechnik im Bereich des Recyclings

werden in der Sortierung von Elektronikabfällen beobachtet. Vor allem in der Autoindustrie

könnte diese Technik die Demontage der Altautos erleichtern.

2.7 Neue Entwicklungen

Eine neue Entwicklung im Bereich der Nahinfrarot-Sortierung ist das sogenannte Spectral

Imaging oder bildgebende bzw. ortsauflösende Spektroskopie. Hierbei wird die 2D-

Information des klassischen Spektrometers auf die dritte Dimension, die örtliche, erweitert.

Bei der herkömmlichen Spektroskopie erhält man nur durch das Bewegen des Objektes oder

des Messkopfes eine örtliche differenzierte Information. Beim Spectral Imaging macht ein

sogenannter „Imaging Spektrograph“ eine gleichzeitige spektrale und örtliche Analyse. Er

bildet in der einen Dimension das Spektrum auf einem Flächensensor und in der anderen

den Ort als Linie ab. Dadurch erhält man Messwerte, die dreidimensional darstellbar sind.

Das spektrale Bild enthält auf einer Achse die Ortsinformation, auf der anderen die

Wellenlängeninformation und auf der dritten die spektrale Intensitätsinformation. Bei dieser

Technik wird eine Farbzeilenkamera eingesetzt, die bei jedem Bildpunkt (Pixel) der Zeile ein

Spektrum aufzeichnet. Die Informationen über Ort und Spektrum werden gleichzeitig und in

Echtzeit detektiert. Die Bildverarbeitungseinheit führt diese Informationen zusammen und

wertet mithilfe einer Recheneinheit ein dreidimensionales Bild aus. Dieses spektrale Bild

besteht aus vielen einzelnen x-y-Bildern, die einen engen spektralen Bandbereich darstellen,

der an einer speziellen Wellenzahl oder Wellenlänge zentriert ist. So wird für jeden einzelnen

Bildpunkt ein komplettes Spektrum ausgegeben. [19]

Das Spectral Imaging ermöglicht im Gegensatz zur herkömmlichen NIR-Spektroskopie eine

schnellere Erfassung der Daten bei höherer Auflösung. Die Daten sind für jedes Bild normiert

und in Echtzeit kalibriert. Daher kann das System hochauflösende, kalibrierte Daten in nur

wenigen Sekunden ermitteln. [20, S. 6]

Das Spectral Imaging macht die chemischen, farblichen und geometrischen Eigenschaften

eines Objekts sichtbar und ermöglicht gleichzeitig eine Identifikation von Materialien oder

Materialeigenschaften. Diese Technologie wird vor allem in der Medizin, der Gerichtsmedizin

(für forensische Analysen), für industrielle Prozess- und Qualitätskontrollen, im

Materialrecycling oder in der Chemie eingesetzt. Der Anwendungsbereich reicht von Papier-

und Kunststoffsortierung über Qualitätskontrollen von Produkten im Agrarbereich hinsichtlich

Qualität, Reifegrad oder Schädlingsbefall, sowie präzisen Farbmessungen für Textilien bis

hin zu neuen medizinischen Diagnosegeräten zur Erkennung von Anomalien. [21, S. 1]

Kapitel 3 – Sortierversuche 24

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3 Sortierversuche

In diesem Kapitel werden die Versuche zur Sortierung von Gewerbeabfall mittels

Nahinfrarottechnik bei der Fa. Saubermacher Dienstleistungs AG (SDAG) in

Graz/Puchstraße beschrieben. Vor der Sortierung wird der eingesetzte Gewerbeabfall in

einer Splittinganlage in Wien/Oberlaa zu Hoch- und Mittelkalorikmaterial aufbereitet. Der

Versuchsaufbau und -ablauf der Fraktionen Hoch- und Mittelkalorik wird im Folgenden erklärt

und mithilfe des Stoffflussanalyse-Programms STAN der TU Wien veranschaulicht.

3.1 Ablauf der Sortierversuche Die für die Großversuche verwendete Sortieranlage, die seit 2007 in Betrieb ist, ist für die

Aussortierung von Kunststoffleichtverpackungen aus dem Gelben Sack bzw. der gelben

Tonne konzipiert. Die Anlage enthält drei Sortiermaschinen der Marke REDWAVE der Firma

BT-Wolfgang Binder GmbH, die mit Nahinfrarot-Technologie arbeiten und zwei Farbsortierer.

Die Herausforderung besteht nun darin, diese Technologie auch auf die Sortierung von

gemischten Abfällen aus dem gewerblichen, industriellen und kommunalen Bereich

einzusetzen. Die Versuche in der Sortieranlage in Graz/Puchstraße sollen zeigen, ob die

Erfassung der Nahinfrarotsensorik ausreicht eine bestimmte Qualität bei den aussortierten

Stoffströmen zu erhalten. Diese hängt wiederum von verschiedenen Einflussgrößen ab.

Neben anlagenspezifischen Parametern wie Abfallspektren und Stückigkeit der Abfälle, spielt

die qualitative und quantitative Abfallzusammensetzung eine große Rolle. Um die

Sortierbarkeit des Materials zu gewährleisten ist eine Voraufbereitung des Gewerbeabfalls

zwingend notwendig. Dieser Voraufbereitungsschritt erfolgt in der Splittinganlage in

Wien/Oberlaa. Hier durchläuft der Gewerbeabfall eine Vorzerkleinerung, Siebung,

Windsichtung sowie eine Abtrennung von Metallen, Nichtmetallen und Inertstoffen. Durch

diese Verfahrensschritte erfolgt eine Trennung nach dem Heizwert in die Fraktionen

„Hochkalorik (HK)“ und „Mittelkalorik (MK)“. Beide Fraktionen werden in der Sortieranlage in

Graz/Puchstraße für die Versuche eingesetzt.

Im Vorfeld wurden bereits Technikumsversuche bei Fa. BT-Wolfgang Binder GmbH in

Gleisdorf im Zuge einer Bakkalaureatsarbeit am Institut für nachhaltige Abfallwirtschaft und

Entsorgungstechnik an der Montanuniversität Leoben [18] durchgeführt. Die Ergebnisse

lieferten eine erste Beurteilung des Einsatzes der Nahinfrarot-Sortierung bei

Gewerbeabfällen und dienten zur Generierung von Einstellungen für die Großversuche. Die

großtechnischen Versuche wurden wie bereits erwähnt am Gelände der Sortieranlage der

SDAG in Graz/Puchstraße über einen Zeitraum von drei Tagen durchgeführt.

Am ersten Versuchstag wurde die Sortieranlage mit den beiden aufbereiteten

Gewerbeabfallfraktionen „Hochkalorik“ (>120 mm) und „Mittelkalorik“ (20-120 mm) beschickt.

Die REDWAVE Sortiermaschinen sollten dabei Kunststoffe (PE und PVC) sowie Papier,

Pappe und Karton (PPK) erkennen und ausschleusen. An den drei Auswurfstellen (PE, PVC

und PPK) wurden Proben für eine weitere Sortieranalyse entnommen. An zwei weiteren

Tagen wurden die Proben verwogen, geviertelt und manuell in weitere Einzelfraktionen

(Kunststoffe, PPK, Textilien, Inertstoffe etc.) sortiert. Je ein Viertel der Proben wurde mit


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einem Doppelwellenzerkleiner zerkleinert um Laborproben für eine chemisch-physikalisch

Charakterisierung zu erhalten. Aus den Ergebnissen der manuellen Sortierung kann der

Reinheitsgrad und die Sortiergenauigkeit der Sortiermaschinen beurteilt werden. Die beiden

folgenden Kapitel geben einen genaueren Einblick in den Ablauf der Sortierversuche

„Hochkalorik“ und „Mittelkalorik“.

3.2 Sortierversuch Hochkalorik Das folgende Kapitel beschreibt den Ablauf und die Dokumentation des Sortierversuches mit

dem Material „Hochkalorik“. Die Versuchsbegleitung und -durchführung wurde von

Mitarbeitern der FH Pinkafeld, der SDAG und der Montanuniversität Leoben durchgeführt.

3.2.1 Versuchsablauf Hochkalorik

Abbildung 16 zeigt das Ablaufschema des Versuches mit dem Material der „Hochkalorik“.

Der Versuch fand am 16. Juni 2010 in der Sortieranlage der SDAG in Graz/Puchstraße statt.

Abbildung 16: Versuchsablauf Hochkalorik


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Die Hochkalorik wurde mithilfe eines Radladers aus dem Bunker auf das Förderband

aufgegeben. Insgesamt wurden 5,4 t hochkalorischer Gewerbeabfall aufgegeben und

sortiert. (Eine gleichmäßige und kontinuierliche Aufgabe des Materials auf das Förderband

ist Voraussetzung für eine repräsentative Probenahme.) Das Material gelangte über das

Förderband in den Sackaufreißer. Dort sollte das Material weiter vereinzelt werden. Im

Normalbetrieb zur Sortierung von Kunststoffleichtverpackungen werden mithilfe des

Trommelsiebs große Kunststoffobjekte (Korngröße >230 mm), wie z.B. großflächige

Kunststofffolien, abgetrennt. Bei den Großversuchen sollte das Überkorn des Trommelsiebes

manuell wieder zum Siebdurchgang hinzugefügt werden (strichlierte Linie). Aufgrund der

gering anfallenden Mengen an Überkorn und der technischen Schwierigkeit der Rückführung

in das System wurde das Überkorn komplett ausgeschleust. Nach Durchlauf des

Trommelsiebs gelangte das Material zum Kreisschwingsieb. Mit einer Maschenweite von 45

mm erfolgte die Materialtrennung in eine Fein- und Grobfraktion, wobei die Grobfraktion

weiter zur Nahinfrarotsortierung befördert wurde. Mittels Nahinfrarotsortierung wurden nun

im 1. Arbeitsschritt PVC-Materialien, im 2. Schritt der biogene Anteil (Papier, Pappe und

Karton) und im letzten Arbeitsschritt PE aussortiert. Dabei wurde der PVC-Durchlauf weiter

zur Nahinfrarot-Sortieranlage 2 befördert und der biogene Anteil abgetrennt. Danach erfolgt

beim Durchlauf 2 in Folge der Nahinfrarot-Sortieranlage 3 die Abtrennung des PE-Stroms.

Der zum Schluss überbleibende fossile Durchlauf, der überwiegend aus Mischkunststoffen

bestand, wurde in die Ballenpresse gefahren und dort verpresst.

Die Auswürfe PVC, biogen und PE, sowie die Feinfraktion


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Abbildung 17: Probenahmestelle Auswurf 1

(PVC)

Abbildung 18: Probenahmestelle

Feinfraktion

Abbildung 19: Probenahmestelle Auswurf 2 (biogen)


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Abbildung 20: Probenahmestelle Auswurf 3 (PE)

Die entnommenen Proben von Auswurf 1 (PVC), Auswurf 2 (biogen) und Auswurf 3 (PE),

Überkorn und Durchlauf 3 (fossil) wurden an zwei weiteren Tagen untersucht. Vor der

Analyse wurden die Proben geviertelt. Je ein Viertel der einzelnen Probefraktionen wurde

über einen Doppelwellenzerkleinerer zerkleinert. Davon wurden je 5 l für Laborproben zur

chemisch-physikalischen Charakterisierung entnommen. Die restliche Menge wurde

verwogen und manuell in weitere Einzelfraktionen zur Analyse der Abfallzusammensetzung

sortiert. Tabelle 2 zeigt die einzelnen Sortierfraktionen.

Tabelle 2: Sortierfraktionen

1. Inertstoffe

2. Metalle

3. Textilien

4. Getränkeflaschen (PET)

5. Papier/Pappe/Karton

6. Holz

7. Sonstige Organik

8. Problemstoffe/gefährliche Abfälle

9. Kunststoffe 2D dunkel

10. Kunststoffe 3D dunkel

11. Kunststoffe 2D hell

12. Kunststoffe 3D hell

13. Sortierrest (Feinfraktion)

14. Verbundstoffe

Die manuelle Sortierung der Hochkalorik erfolgte bis zu einer Korngröße von 80 mm.

Kleinere Bestandteile wurden zum Sortierrest (Feinfraktion) zusammengefasst. Nach der

manuellen Sortierung des Probenmaterials wurden die einzelnen Sortierfraktionen verwogen.


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Aus den dokumentierten Daten kann die quantitative Zusammensetzung der Auswürfe und

somit die Sortierleistung der einzelnen Sortiermaschinen bestimmt werden.

Mit den Erkenntnissen der Vorversuche und bestimmten Erfahrungswerten wurden

Parameter wie die Erkennungsempfindlichkeit und der Druckluftbedarf der einzelnen

Sortiermaschinen NIR 1 (PVC), NIR 2 (biogen) und NIR 3 (PE) eingestellt. Tabelle 3 zeigt die

wichtigsten Parametereinstellungen der REDWAVE NIR 2-Weg zur Sortierung von

hochkalorischen Gewerbeabfall für die Auswürfe PVC, biogen und PE.

Tabelle 3: Parameter der REDWAVE NIR 2-Weg zur Sortierung von hochkalorischem

Material

Auswurf PVC Biogen PE

Erkennungsempfindlichkeit 1 0 2

Rauschschwelle 180 160 160

Druck 8 bar 6 bar 6 bar

Anzahl Messköpfe 64 64 64

vMultiplexer 50 Hz 50 Hz 50 Hz

vBand 70 Hz 65 Hz 57 Hz

tVerzögerung 8 Takte, 10 ms 8 Takte, 0 ms 9 Takte, 0 ms

tDruckluftimpuls 40 ms 40 ms 20 ms

Bandbreite 2.000 mm 2.000 mm 2.000 mm

3.2.2 Dokumentation des Versuchs Hochkalorik

Wie bereits in Kapitel 3.2.1 kurz beschrieben, wurden die einzelnen Container und

Mülltonnen für die Probenahme vor Start des Versuches entleert, verwogen und beschriftet.

Es standen je vier Mülltonnen mit einem Fassungsvermögen von 240 l für Auswurf 1 (PVC),

Auswurf 2 (biogen), Auswurf 3 (PE), Überkorn und Durchlauf 3 (fossil) zur Verfügung. Für die

Probenahme der Feinfraktion (Unterlauf Kreisschwingsieb) wurden vier Mülltonnen mit einem

Fassungsvermögen von 120 l bereitgestellt.

Ein Beispiel der Dokumentation während der Probenahme zeigt Abbildung 21. Entnommen

wurden 200 l bzw. 10 l Probe bei der Feinfraktion für eine maximale Dauer von 10 Minuten.

Abbildung 21: Dokumentation während der Probenahme von Durchlauf 3 (fossil)

Nach Viertelung und manueller Sortierung der Proben wurden die Einzelfraktionen

verwogen. Die Dokumentation der Daten erfolgte auf einem Datenblatt auf dem die TARA-


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Gewichte der Mülltonnen und die Einwaage festgehalten wurden. Mithilfe dieser Daten

konnte das Nettogewicht der einzelnen Sortierfraktionen für die quantitative Auswertung

ermittelt werden. Die folgenden Abbildungen zeigen ein paar Auszüge der

Fotodokumentation. Dabei sind die in Tabelle 2 beschriebenen Sortierfraktionen abgebildet.

Zu den Kunststoffen 2D (Abbildung 22 und Abbildung 23) zählen Folien und folienartige

Kunststoffe, wobei eine weitere Unterteilung in hell und dunkel erfolgt.

Abbildung 22: Kunststoffe 2D dunkel HK

Abbildung 23: Kunststoffe 2D hell HK


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Kunststoffen 3D (Abbildung 24 und Abbildung 25) sind Hohlkörper oder ähnliche

dreidimensionale oder dickwandige Kunststoffe wie zum Beispiel Styropor, Schaumstoff,

Plastikteller etc. Hier wird ebenfalls zwischen hell und dunkel unterschieden.

Abbildung 26: PPK HK

Zur Sortierfraktion PPK (Abbildung 26) zählen alle Formen von Papier, Pappe und

Kartonagen. Abbildung 27 zeigt die Holzfraktion. Verbundstoffe sind

Verpackungsmaterialien, die aus mindestens zwei verschiedenen Materialien bestehen, die

miteinander verbunden und schwer voneinander trennbar sind. Die aussortierte

Verbundfraktion (Abbildung 28) enthielt beschichtete Kunststoffe, Kabelreste, sowie

Verbunde aus Holz, Kunststoffen, Textilien und Metallen.

Abbildung 24: Kunststoffe 3D dunkel HK

Abbildung 25: Kunststoffe 3D hell HK


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Abbildung 27: Holz HK

Abbildung 28: Verbunde HK

Der Sortierrest (Abbildung 29) mit einer Korngröße


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Abbildung 31: PET-Flaschen HK

Tabelle 4 zeigt die Probenmengen, die im Zuge des Großversuchs der Hochkalorik

entnommen und manuell sortiert wurde. Ebenso sind die Mengen aller aus der Sortieranlage

gehenden Abfallströme dargestellt.

Tabelle 4: Probenmengen (entnommen und sortiert) und Output der Hochkalorik

HOCHKALORIK Probe entnommen Probe sortiert Output

[kg] [kg] [kg]

Auswurf 1 47,2 28,5 135

Auswurf 2 70,4 34,3 264

Auswurf 3 57,8 31,4 1.355

Durchlauf 3 65,5 39,6 2.359

Feinfraktion 22,9 22,9 617

Überkorn 27 24,4 369

SUMME 290,8 181,1 5.099

Im Versuch der Hochkalorik wurden insgesamt 290,8 kg Proben entnommen. Davon wurden

mehr als 180 kg manuell in die einzelnen Sortierfraktionen sortiert. Im Versuchsbetreib

wurde ebenso die Menge der Outputs ermittelt.


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3.3 Sortierversuch Mittelkalorik Dieses Kapitel geht auf den Ablauf und die Dokumentation des Sortierversuches mit der

Mittelkalorik ein.

3.3.1 Versuchsablauf Mittelkalorik

Der Sortierversuch „Mittelkalorik“ fand am 16. Juni 2010 in der NIR-Sortieranlage der Fa.

Saubermacher Dienstleistungs AG (SDAG) in Graz/Puchstraße statt. Die Mittelkalorik mit

einer Korngröße von 20-120 mm wurde wie im Ablaufschema der Abbildung 32 auf die

Nahinfrarotsortieranlage aufgegeben.

Abbildung 32: Versuchsablauf Mittelkalorik

Der Input dieses Sortierversuches bestand aus 5,4 t Material der Mittelkalorik. Nach

Passieren des Trommelsiebes wurde das Überkorn wie im Versuch mit der Hochkalorik aus

dem System geschleust. Im Kreisschwingsieb wurde das Material in eine Feinfraktion


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Hochkalorik sortierten die REDWAVEs zuerst PVC, dann biogenes Material (PPK) und als

letztes PE aus. Jeder Auswurfstrom wurde beprobt und der Durchlauf zu Ballen verpresst.

An den Probenahmestellen Auswurf 1 (PVC), Auswurf 2 (biogen), Auswurf 3 (PE),

Durchlauf 3 (fossil), Überkorn und Feinfraktion wurden je vier Proben entnommen. Die

Entnahme erfolgte nach 20, 40, 55 und 65 min des stationären Versuchsbetriebs. Es wurden

je 200 Liter der Probenahmestellen Auswurf 1 (PVC), Auswurf 2 (biogen), Auswurf 3 (PE),

Durchlauf 3 (fossil) und Überkorn sowie je 10 Liter der Probenahmestelle Feinfraktion

entnommen.

Die Proben wurden vor der manuellen Sortierung verwogen und geviertelt, wobei je ¾ des

Probenmaterials im Doppelwellenzerkleinerer für eine spätere Laboruntersuchung zur

chemisch-physikalischen Charakterisierung zerkleinert wurden. Sortiert wurde in die gleichen

Fraktionen wie bei der Hochkalorik, siehe Tabelle 2. Aus Zeitgründen wurden nur 3 Proben

jedes Auswurfes manuell sortiert. Die Sortierung der Mittelkalorik erfolgte bis zu einer

Korngröße von 45 mm. Die erhaltenen Sortierfraktionen wurden abgewogen und

fotographisch dokumentiert.

Für die Sortierung des feineren Materials der Mittelkalorik mussten die Parameter der

Nahinfrarot-Sortiermaschinen anhand der Erkenntnisse und Erfahrungen der Vorversuche im

Technikum der Firma BT-Wolfgang Binder GmbH angepasst werden. Tabelle 5 zeigt die

eingestellten Parameter der Sortiermaschinen NIR 1 (PVC-Auswurf), NIR 2 (biogen), NIR 3

(PE).

Tabelle 5: Mittelkalorik-Parameter der REDWAVE

Auswurf PVC biogen PE

Erkennungsempfindlichkeit 0 0 1

Rauschschwelle 180 160 160

Druck 8 bar 8 bar 6 bar

Anzahl Messköpfe 64 64 64

vMultiplexer 50 Hz 50 Hz 50 Hz

vBand 70 Hz 68 Hz 57 Hz

tVerzögerung 8 Takte, 10 ms 8 Takte, 10 ms 9 Takte, 0 ms

tDruckluftimpuls 40 ms 40 ms 20 ms

Bandbreite 2.000 mm 2.000 mm 2.000 mm

3.3.2 Dokumentation des Versuchs Mittelkalorik

Vor Beginn des Versuches mit der Mittelkalorik wurden die zur Probenahme benötigten

Container und Mülltonnen entleert, verwogen, beschriftet und bereitgestellt. Für die

Probenahmestellen Auswurf 1 (PVC), Auswurf 2 (biogen), Auswurf 3 (PE), Durchlauf 3

(fossil) und Überkorn wurden je vier Mülltonnen mit einem Fassungsvermögen von 240 Liter

zur Verfügung gestellt. Für die Probenahme der Feinfraktion wurden 4 x 120 Liter Mülltonnen

benötigt.


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Die Dokumentation der Probenahme erfolgt wie beim Versuch mit der Hochkalorik, siehe

Abbildung 21. Im Vorfeld wurden Datenblätter zur Dokumentation von Uhrzeit und Dauer der

Probenahme an jeder Probenahmestelle bereit gelegt. Nach 20, 40, 55 und 65 min des

stationären Versuchsbetriebs wurden zeitgleich die einzelnen Proben an jeder

Probenahmestelle entnommen. Es wurde entweder bis zur Erreichung der maximalen

Probenahmemenge oder maximal 10 Minuten beprobt.

Als Beispiele für die Proben der Probenahmestellen Auswurf 1 (PVC), Auswurf 2 (biogen),

Auswurf 3 (PE) und Durchlauf 3 (fossil) des Sortierversuches der Mittelkalorik sind folgende

Abbildungen angeführt.

Abbildung 33: Probe Auswurf 1 (PVC) MK

Abbildung 34: Probe Auswurf 2 (biogen) MK

Abbildung 35: Probe Auswurf 3 (PE) MK

Abbildung 36: Probe Durchlauf 3 (fossil) MK

Die Proben wurden nach Ende des Versuches verwogen, geviertelt und manuell sortiert.

Abbildung 37 zeigt die dafür eingerichtete Sortierstelle.


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Abbildung 37: Sortierstelle

Die manuelle Sortierung erfolgte wie bei der Hochkalorik in die Sortierfraktionen der Tabelle

2. Auf einem weiteren Datenblatt wurden TARA-Gewichte und die Einwaage der einzelnen

Sortierfraktionen festgehalten. Aus den gesammelten Daten konnte das Nettogewicht der

sortierten Abfallfraktionen ermittelt werden.

Vor Entsorgung der Sortierfraktionen wurden diese noch fotodokumentiert. Die nächsten

Abbildungen zeigen Beispiele der Abfallzusammensetzung der Mittelkalorik.

Abbildung 38: Kunststoffe 2D hell MK




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Abbildung 41: PPK MK

Wie bei der Sortierung der Hochkalorik wurden die Kunststoffe in die Fraktionen hell und

dunkel bzw. 2D und 3D unterteilt (Abbildung 38, Abbildung 39, Abbildung 40 und Abbildung

43). Abbildung 41 zeigt die Fraktion Papier, Pappe und Karton der Mittelkalorik. In Abbildung

42 und Abbildung 44 sind der Sortierrest und die Sortierfraktion Holz dargestellt.

Abbildung 42: Sortierrest MK

Abbildung 43: Kunststoffe 3D

dunkel MK

Abbildung 44: Holz MK

Zu den Interstoffen (Abbildung 45) zählten Materialien aus Glas, Keramik, sowie

Gesteinsmaterialien. Abbildung 46 zeigt die Fraktion Verbunde der Mittelkalorik. Der größte

Anteil der Sortierfraktion Metalle (Abbildung 47) bestand aus aluminiumhaltigen Materialien,

wie z.B. Dosen.


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Abbildung 45: Inertstoffe MK

Abbildung 46: Verbunde MK

Abbildung 47: Metalle MK

Tabelle 6 zeigt die Mengen an entnommenen und manuell sortierten Proben im Versuch mit

der Mittelkalorik. Ebenso wurden die Mengen der ausgehenden Stoffströme ermittelt.

Tabelle 6: Probenmengen (entnommen und sortiert) und Output der Mittelkalorik

MITTELKALORIK Probe entnommen Probe sortiert Output

[kg] [kg] [kg]

Auswurf 1 78,1 37,2 108

Auswurf 2 81,2 43,6 271

Auswurf 3 67,7 32,9 630

Durchlauf 3 93 1,45 2.848

Feinfraktion 22,2 21,6 2.820

Überkorn 1,1 0,77 4,3

SUMME 343,3 137,52 6.681,3

Im Versuch der Mittelkalorik wurden rund 343 kg Probenmaterial entnommen und 137 kg

davon manuell sortiert.

Kapitel 4 – Ergebnisse der Sortieranalyse 40

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4 Ergebnisse der Sortieranalyse

In diesem Kapitel werden die Ergebnisse der manuellen Sortierung im Zuge der

Großversuche mit der Hoch- und Mittelkalorik in Graz bei der NIR-Sortieranlage der SDAG

dargestellt. Anschließend erfolgt eine Analyse und Interpretation der Versuchsergebnisse.

4.1 Sortierergebnis Hochkalorik Im Folgenden werden die Sortierergebnisse Hochkalorik-Auswurf 1 (PVC), -Auswurf 2

(biogen), -Auswurf 3 (PE), -Durchlauf 3 (fossil), -Feinfraktion und -Überkorn analysiert und

deren Zusammensetzung graphisch dargestellt. Anhand dieser Ergebnisse lassen sich die

Sortenreinheiten der Auswürfe und die Sortierleistungen der einzelnen Nahinfrarot-

Sortiermaschinen ermitteln.

Während des stationären Versuchsbetriebs wurden, wie bereits in Kapitel 3 erwähnt, jeweils

vier Proben der Fraktionen Auswurf 1 (PVC), Auswurf 2 (biogen), Auswurf 3 (PE), Durchlauf

3 (fossil), Feinfraktion und Überkorn entnommen. Jede Probe wurde manuell in die einzelnen

Sortierfraktionen aus Tabelle 2 nachsortiert und verwogen. Der Massenmittelwert für jede

Sortierfraktion der vier Proben wurde gebildet um die Zusammensetzung der Proben

darstellen zu können. Im Folgenden sind die Ergebnisse aus der manuellen Sortierung

tabellarisch und graphisch dargestellt.

4.1.1 Auswurf 1 (PVC)

Es wurden vier Proben des Auswurfs 1 (PVC) der Hochkalorik entnommen und insgesamt

28,5 kg manuell sortiert. Aus den Massen der Sortierfraktionen wurde der Mittelwert ermittelt,

der in Tabelle 7 angegeben ist.


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Tabelle 7: Sortierergebnis Auswurf 1 (PVC) HK

Auswurf 1 (PVC) Hochkalorik

[kg] [%]

Kunststoffe 2D hell 1,47 20,6


Kunststoffe 2D dunkel 0,22 3,1


Getränkeflaschen (PET) 0,02 0,3

PPK 0,50 7,0

Holz 0,05 0,7

Textilien 0,84 11,8

Verbundstoffe 1,33 18,6

Inertstoffe 0,00 0,0

Metalle


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4.1.2 Auswurf 2 (biogen)

Insgesamt wurden 34,3 kg Auswurf 2 (biogen) der Hochkalorik manuell sortiert. Die

Massenangaben der einzelnen Sortierfraktionen, dargestellt in Tabelle 8, zeigen die

Mittelwerte der vier Einzelproben der jeweiligen Fraktion.

Tabelle 8: Sortierergebnis Auswurf 2 (biogen) HK

Auswurf 2 (biogen) Hochkalorik

[kg] [%]

PPK 4,62 53,8

Holz 0,59 6,9





Getränkeflaschen (PET)


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Abbildung 49: Graphische Darstellung des Sortierergebnisses Auswurf 2 (biogen) HK

4.1.3 Auswurf 3 (PE)

Es wurden insgesamt 31,3 kg Auswurf 3 (PE) der Hochkalorik manuell sortiert. Tabelle 9

zeigt die Zusammensetzung dieser Fraktion.

Tabelle 9: Sortierergebnis Auswurf 3 (PE) HK

Auswurf 3 (PE) Hochkalorik

[kg] [%]

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